众所周知,抗弯框架结构(MRFs)的侧向刚度差,地震作用下的侧移难以符合要求;中心支撑钢框架(CBFs)在弹性工作状态下,具有较大的抗侧刚度,使得框架在小震作用下具有较好的抗震性能,但是在大震作用下,支撑容易屈曲失稳,造成刚度及耗能能力急剧下降。如果将中心支撑设计成在大震作用下不致屈曲,则又会造成地震作用过大,节点连接设计困难,使主体结构用钢量增加,不够经济合理。同时,钢框架柱由于自身刚度有限,无法给支撑提供有效锚固,导致支撑受压时容易发生破坏,降低结构承载力和抗侧刚度,严重时会导致梁柱节点区域连接失效,以及钢柱在受到较大竖向荷载和支撑分解的水平荷载后因变形过大而发生破坏。因此,引入PEC组合柱(Partially Encased Composite Columns)来代替普通钢框架柱,利用其承载能力高和抗侧刚度大的特点,对支撑进行有效锚固,保障支撑充分发挥作用的同时,利用在节点域填充混凝土的优势,缓解节点应力,改善结构受力性能。另外,为解决在大震作用下支撑不致屈曲且不过分加大地震作用的问题,利用防屈曲支撑(BRBs)只屈服不屈曲的特点,引入防屈曲支撑来代替普通支撑,最终形成了带PEC柱防屈曲中心支撑钢框架新型结构体系。为了掌握该结构体系的抗震性能,本文通过有限元分析和试验研究的方法分别对11榀模型结构和3榀1/4缩尺试件进行了单向荷载作用下和循环荷载作用下的数值模拟和试验研究,得到了试件的应力分布、变形情况、荷载-位移曲线、滞回曲线,分析了试件的承载能力、初始刚度、耗能性能、延性与破坏模式等力学性能,并通过控制参数变量的方法,探究影响结构力学性能和抗震性能的主要因素。结合有限元数值模拟结果和试验分析结果主要开展了以下内容的研究:(1)建立带PEC柱防屈曲中心支撑钢框架结构的有限元模型,讨论在单向荷载作用下试件的承载力、初始刚度和延性等力学性能受PEC柱混凝土强度等级、截面高宽比、翼缘宽厚比和支撑内核管面积等各参数的影响。研究发现带PEC柱防屈曲中心支撑钢框架结构具有较高承载力,较大抗侧刚度和良好延性。(2)对有限元模型进行循环荷载下的数值模拟,研究了影响带PEC柱防屈曲中心支撑钢框架结构抗震性能的主要因素,得到PEC柱截面高宽比、支撑内核管面积等影响结构抗震性能的规律。(3)对3榀带PEC柱防屈曲中心支撑钢框架结构试件进行循环荷载作用下的试验研究,得到了结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线以及应力分布和变形的情况,发现带PEC柱防屈曲中心支撑钢框架结构的滞回曲线饱满、滞回性能稳定、抗震性能好。(4)通过对比试验研究和数值模拟结果,发现吻合较好,滞回曲线形状较为相似。试验研究中试件的应力分布和变形的发展趋势和有限元模拟结果也较为一致,二者均有合理的屈服机制和相同的破坏模式。